JP2014134448A - Magnetic property measuring device, magnetic property measuring probe, and magnetic property measuring method - Google Patents

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JP2014134448A JP2013002428A JP2013002428A JP2014134448A JP 2014134448 A JP2014134448 A JP 2014134448A JP 2013002428 A JP2013002428 A JP 2013002428A JP 2013002428 A JP2013002428 A JP 2013002428A JP 2014134448 A JP2014134448 A JP 2014134448A
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一郎 笹田
Mitsuru Sakakibara
満 榊原
Akira Muto
暁 武藤
Manabu Okuda
学 奥田
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Kyushu University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic property measuring device which easily measures a magnetic property of a high-permeability magnetic material before, after, and during heat treatment in a nondestructive manner.SOLUTION: A magnetic property measuring device 10 includes: a magnetic property measuring probe 1 including a magnetic core 2 formed by laminating ribbon-shaped amorphous magnetic bodies, an exciting coil 4 exciting the magnetic core 2, and a detecting coil 5 detecting an induced voltage waveform due to an excitation magnetic flux; and a harmonic measuring circuit 12 which fetches and processes the induced voltage waveform detected by the magnetic property measuring probe 1 so as to measure a harmonic of the induced voltage waveform.

Description

本発明は、高透磁率磁性材料の磁気特性を測定する磁気特性測定装置、磁気特性測定プローブ及び磁気特性測定方法に関する。   The present invention relates to a magnetic property measuring apparatus, a magnetic property measuring probe, and a magnetic property measuring method for measuring magnetic properties of a high permeability magnetic material.

パーマロイ、Fe−Si−Al合金、ケイ素鋼、6.5%ケイ素鋼、電磁軟鉄、磁性ステンレス合金、Fe基アモルファス合金、Co基アモルファス合金、あるいはナノ結晶軟磁性材料等を高透磁率磁性材料という。これら高透磁率磁性材料は、一般的に熱処理を行うことで、透磁率を高め、保磁力を低減させて、より高性能な磁性材料とすることができる。また、適切に熱処理条件を制御することによって、中間加工状態を含む所望の磁気特性を実現させて種々の用途に用いることを可能にする。   Permalloy, Fe-Si-Al alloy, silicon steel, 6.5% silicon steel, electromagnetic soft iron, magnetic stainless alloy, Fe-based amorphous alloy, Co-based amorphous alloy, nanocrystalline soft magnetic material, etc. are called high permeability magnetic materials . These high-permeability magnetic materials are generally heat-treated to increase the magnetic permeability and reduce the coercive force, whereby higher performance magnetic materials can be obtained. Further, by appropriately controlling the heat treatment conditions, desired magnetic characteristics including an intermediate processing state can be realized and used for various applications.

磁気特性を測定するには各種の方法がある。(1)B−HアナライザによってB−H磁化特性を求め、保磁力、透磁率を読み取る方法、(2)振動試料型磁力計(VSM)によって磁化特性(磁化Mの磁界H依存性)であるM−H曲線を求め、保磁力、透磁率を読み取る方法、(3)振動試料型磁力計で室温の保磁力測定のみに簡略化した卓上型の保磁力計で保磁力を測定する方法、(4)インピーダンスアナライザによって自己インダクタンスから透磁率を求める方法等である。   There are various methods for measuring magnetic properties. (1) A method of obtaining BH magnetization characteristics by a BH analyzer and reading coercive force and permeability, and (2) Magnetization characteristics (magnetic field H dependence of magnetization M) by a vibrating sample magnetometer (VSM). (3) A method of measuring the coercive force with a desktop coercometer simplified only to measure the coercive force at room temperature with a vibrating sample magnetometer, 4) A method for obtaining magnetic permeability from self-inductance by an impedance analyzer.

これら方法で磁気特性を測定するためには、以下のような測定試料が必要である。(1)のB−Hアナライザを用いる場合では、対象となる磁性材料からリング状の試験片を切り出し、これに絶縁被覆銅線によって、励磁コイル、検出コイルを巻回して形成した被測定試料を作成する必要がある。(2)と(3)の振動試料型磁力計を用いる場合では、数mm〜数10mmの小片を切り出す必要があり、測定の再現性を保つため、たとえば10mm直径×50mm長さ、あるいは20mm直径×30mm長さのような、一定の形状に加工しなければならない。(4)のインピーダンスアナライザを用いる場合では、(1)と同様、試験片をリング状に切り出し、これに絶縁被覆銅線を巻き回しコイルとする必要がある。   In order to measure magnetic properties by these methods, the following measurement samples are required. In the case of using the BH analyzer of (1), a sample to be measured is formed by cutting out a ring-shaped test piece from a target magnetic material and winding an excitation coil and a detection coil on this with an insulation-coated copper wire. Need to create. In the case of using the vibrating sample magnetometer of (2) and (3), it is necessary to cut out a small piece of several mm to several tens of mm, and in order to maintain measurement reproducibility, for example, 10 mm diameter × 50 mm length or 20 mm diameter It must be processed into a certain shape, such as x30 mm length. In the case of using the impedance analyzer of (4), it is necessary to cut out a test piece into a ring shape and wind an insulation-coated copper wire around this to make a coil, as in (1).

また、(1)と(2)は測定装置として大規模で高価である。(3)と(4)はこれらに比べ、より小型、低価格であるが、測定できる特性が限定される。   Also, (1) and (2) are large and expensive as a measuring device. (3) and (4) are smaller and less expensive than these, but the characteristics that can be measured are limited.

ここで、たとえば製造工程において、このような高透磁率磁性材料の磁気特性が所望のものになっているか否かを測定し、判定しなければならない場合がある。しかしながら、これらいずれの測定器や測定システムを用いても、測定対象となる高透磁率磁性材料から被測定試料を切り出さなければならず、製造工程では、熱処理前後に所定の磁気特性が得られているかどうかを製品ごとに測定することは非常に困難である。さらに、高透磁率材料は加工の歪みによって磁気特性が劣化する度合いが大きいので、試験片の切り出しを伴う場合、その試験片が対象の高透磁率磁性材料を代表していない可能性が高い。また、高透磁率磁性材料を、非破壊で簡便にその磁気特性を知ることができれば、研究や技術開発の現場においても非常に便利である。そして、透磁率等の磁気特性を正確に測定しなくても、その高透磁率磁性材料が熱処理されているか否か、中間処理状態にあるかを判定することができれば、製造工程中での判定作業が容易になるとともに、材料評価手段としても有用である。   Here, for example, in the manufacturing process, it may be necessary to measure and determine whether or not the magnetic properties of such a high permeability magnetic material are desired. However, using any of these measuring instruments and measuring systems, the sample to be measured must be cut out from the high permeability magnetic material to be measured. In the manufacturing process, predetermined magnetic properties are obtained before and after heat treatment. It is very difficult to measure for each product. Further, since the high magnetic permeability material has a large degree of deterioration in magnetic characteristics due to processing strain, when the test piece is cut out, there is a high possibility that the test piece does not represent the target high magnetic permeability magnetic material. Moreover, if the magnetic properties of a high permeability magnetic material can be easily and non-destructively known, it is very convenient in the field of research and technical development. And if it is possible to determine whether the high-permeability magnetic material is heat-treated or in an intermediate processing state without accurately measuring magnetic properties such as magnetic permeability, the determination during the manufacturing process It is easy to work and is also useful as a material evaluation means.

被測定試料を切り出すことなく磁気特性の測定を行う方法が、特許文献1や特許文献2に開示されている。   Patent Documents 1 and 2 disclose methods for measuring magnetic properties without cutting out a sample to be measured.

特開平6−331718号公報JP-A-6-331718 特開2011−123081号公報JP 2011-123081 A

特許文献1には、それぞれ励磁コイルと検出コイルを設けた2つのヨークを被測定対象の高透磁率材料の表面に接触又は近接させてインダクタンス値を測定するプローブを用いて、被測定対象の高透磁率材料の透磁率を測定する方法が記載されている。特許文献1に記載されている磁気特性測定方法によれば、2つのヨークを被測定対象の高透磁率材料の表面に接触又は近接させて、ヨークと被測定対象の高透磁率材料とで構成される磁気回路によって被測定対象の高透磁率材料の透磁率を測定するので、非破壊で透磁率を測定することができる。したがって、熱処理前後、あるいは中間状態の透磁率が事前にわかっていれば、被測定対象高透磁率材料がいかなる状態であるかを知ることができる。   In Patent Document 1, a probe for measuring an inductance value by bringing two yokes each provided with an excitation coil and a detection coil into contact with or close to the surface of a high permeability material to be measured is used. A method for measuring the magnetic permeability of a magnetically permeable material is described. According to the magnetic characteristic measurement method described in Patent Document 1, the yoke and the high permeability material to be measured are configured by bringing two yokes into contact with or close to the surface of the high permeability material to be measured. Since the magnetic permeability of the high magnetic permeability material to be measured is measured by the magnetic circuit to be measured, the magnetic permeability can be measured nondestructively. Therefore, if the magnetic permeability before and after the heat treatment or in the intermediate state is known in advance, it is possible to know what state the high permeability material to be measured is in.

しかしながら、特許文献1に記載された測定方法では、2種類の磁気回路条件における磁気回路のインダクタンスを測定し、連立方程式を解くことによって透磁率を測定する。このため、2つのヨークが必須であり、測定系が複雑になり、手順が煩雑である。一方で透磁率が被測定対象高透磁率材料の物理寸法によって変化するので、事前に物理寸法と透磁率の関係を複数種類測定し、これらの値と、測定値とが一致又は近似するかを逐一判定する必要があり、作業が煩雑であるとの問題がある。また、透磁率を正確に測定するために、ある程度大きな磁界を試料に与える必要があり、励磁用の電源容量等、測定システムの規模が大きくならざるを得ない場合が多いとの問題もある。   However, in the measuring method described in Patent Document 1, the magnetic permeability is measured by measuring the inductance of the magnetic circuit under two types of magnetic circuit conditions and solving the simultaneous equations. For this reason, two yokes are essential, the measurement system becomes complicated, and the procedure is complicated. On the other hand, the permeability changes depending on the physical dimensions of the high permeability material to be measured, so measure several types of physical dimensions and permeability in advance and check whether these values match or approximate. There is a problem that it is necessary to make a judgment one by one and the work is complicated. In addition, in order to accurately measure the magnetic permeability, it is necessary to apply a somewhat large magnetic field to the sample, and there is a problem that the scale of the measurement system, for example, the power supply capacity for excitation, must be increased.

特許文献2には、コの字状の磁性体コアに励磁用コイル及び検出用コイルを巻回し、磁性体コアの端部を被測定磁性体に近接対向させて、被測定磁性体の複素透磁率を測定する方法が記載されている。   In Patent Document 2, an excitation coil and a detection coil are wound around a U-shaped magnetic core, and the end of the magnetic core is placed close to and opposed to the magnetic body to be measured. A method for measuring magnetic susceptibility is described.

しかしながら、特許文献2に開示されている磁気特性測定方法においては、磁気特性として複素透磁率を測定するために、測定系に位相検出機能が必要となり、測定装置の構成が複雑になるとの問題がある。   However, in the magnetic characteristic measurement method disclosed in Patent Document 2, in order to measure the complex permeability as the magnetic characteristic, the measurement system requires a phase detection function, and the configuration of the measurement apparatus is complicated. is there.

そこで、本発明は、熱処理前後、あるいは中間状態にある高透磁率磁性材料を非破壊で簡便にその磁気特性を測定し、熱処理の程度、有無を簡便に判定する磁気特性測定装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a magnetic property measuring apparatus that simply measures the magnetic properties of a high permeability magnetic material in the intermediate state before and after heat treatment, and easily determines the degree and presence of heat treatment. With the goal.

本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定装置は、両端を有する磁性体と、磁性体に磁気結合された第1のコイルと、第1のコイルとは異なる位置で磁性体に磁気結合された第2のコイルとを有する磁気特性測定プローブと、第1のコイルに正弦波の励磁電流を供給して、磁性体を励磁する電源と、励磁電流によって第2のコイルに発生する誘起電圧波形を取得して、誘起電圧波形から高調波を測定する高調波測定回路とを備える。そして、磁性体の両端を、被測定磁性体に接触させ、磁性体との閉磁路を構成して、誘起電圧波形の高調波を測定することによって、被測定磁性体の磁気特性を測定する。   A magnetic characteristic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a magnetic body having both ends, a first coil magnetically coupled to the magnetic body, and a magnetic body magnetically coupled to the magnetic body at a position different from the first coil. A magnetic characteristic measuring probe having a second coil, a power source for exciting a magnetic material by supplying a sinusoidal excitation current to the first coil, and an induced voltage waveform generated in the second coil by the excitation current And a harmonic measurement circuit that measures harmonics from the induced voltage waveform. Then, both ends of the magnetic material are brought into contact with the magnetic material to be measured, a closed magnetic circuit is formed with the magnetic material, and the harmonics of the induced voltage waveform are measured, thereby measuring the magnetic characteristics of the magnetic material to be measured.

本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定プローブは、両端を有する磁性体と、磁性体に磁気結合された第1のコイルと、第1のコイルとは異なる位置で磁性体に磁気結合された第2のコイルとを備える。そして、第1のコイルは、正弦波電流を生成する電源により駆動され、第2のコイルは、第1のコイルによって励磁された磁性体を介して生成される誘起電圧を出力し、磁性体の両端を、被測定磁性体に接触させて、磁性体との閉磁路を構成して、誘起電圧の高調波を測定することによって、被測定磁性体の磁気特性を測定する。   A magnetic characteristic measuring probe according to an embodiment of the present invention includes a magnetic body having both ends, a first coil magnetically coupled to the magnetic body, and a magnetic body magnetically coupled to the magnetic body at a position different from the first coil. And a second coil. The first coil is driven by a power source that generates a sine wave current, and the second coil outputs an induced voltage generated via the magnetic material excited by the first coil, Both ends are brought into contact with the magnetic substance to be measured to form a closed magnetic circuit with the magnetic substance, and the harmonics of the induced voltage are measured to measure the magnetic characteristics of the magnetic substance to be measured.

本発明に係る一実施の形態の磁気特性方法は、両端を有する磁性体と、磁性体に磁気結合された第1のコイルと、第1のコイルとは異なる位置で磁性体に磁気結合された第2のコイルとを有する磁気特性測定プローブの磁性体の両端を、磁性体と閉磁路を形成するように被測定磁性体に接触させ、電源によって、第1のコイルに正弦波電流を供給して磁性体を励磁し、高調波測定回路によって、励磁された磁性体により第2のコイルに発生する誘起電圧を取得して、誘起電圧から高調波を測定する。   According to one embodiment of the present invention, there is provided a magnetic property method comprising: a magnetic body having both ends; a first coil magnetically coupled to the magnetic body; and a magnetic body magnetically coupled to the magnetic body at a position different from the first coil. Both ends of the magnetic body of the magnetic characteristic measuring probe having the second coil are brought into contact with the magnetic body to be measured so as to form a closed magnetic circuit with the magnetic body, and a sine wave current is supplied to the first coil by the power source. Then, the magnetic material is excited, the induced voltage generated in the second coil by the excited magnetic material is acquired by the harmonic measuring circuit, and the harmonic is measured from the induced voltage.

磁性体の両端を、被測定磁性体の表面に接触させ、閉磁路を構成して、誘起電圧波形の高調波を測定するので、熱処理前後、あるいは中間状態にある高透磁率磁性材料を非破壊で簡便にその磁気特性を測定することができる。   Since both ends of the magnetic material are in contact with the surface of the magnetic material to be measured, a closed magnetic circuit is formed and the harmonics of the induced voltage waveform are measured, so the high permeability magnetic material in the intermediate state is not destructed before or after heat treatment. The magnetic properties can be measured easily.

本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the magnetic characteristic measuring apparatus of one Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定プローブの構成例を示す正面図((A)図)、側面図((B)図)である。It is the front view ((A) figure) and side view ((B) figure) which show the structural example of the magnetic characteristic measuring probe of one Embodiment which concerns on this invention. 本発明が適用された磁気特性測定装置の測定原理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the measurement principle of the magnetic characteristic measuring apparatus with which this invention was applied. 熱処理前後のPCパーマロイの磁化特性のグラフである。(A)図は、熱処理を行ったもの、(B)図は、非熱処理のものの磁化特性である。It is a graph of the magnetization characteristic of PC permalloy before and after heat treatment. (A) shows the magnetic properties of the heat-treated material, and (B) shows the non-heat-treated magnetic properties. 熱処理前後のPCパーマロイの磁界の強度に対する透磁率を測定したグラフである。(A)図は、熱処理を行ったもの、(B)図は、非熱処理のものである。It is the graph which measured the magnetic permeability with respect to the intensity | strength of the magnetic field of PC permalloy before and behind heat processing. (A) shows the heat-treated, and (B) shows the non-heat-treated. 本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定装置を用いて、熱処理後のPCパーマロイの試料を測定したときの50Hzの励磁電流波形((A)図)と、誘起電圧波形((B)図)をプロットしたグラフである。An excitation current waveform ((A) diagram) and an induced voltage waveform ((B) diagram) when a PC permalloy sample after heat treatment is measured using the magnetic property measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. ). 本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定装置を用いて、非熱処理のPCパーマロイの試料を測定したときの50Hzの励磁電流波形((A)図)と、誘起電圧波形((B)図)をプロットしたグラフである。An excitation current waveform ((A) diagram) and an induced voltage waveform ((B) diagram) when a non-heat-treated PC permalloy sample is measured using the magnetic property measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. ). 本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定装置を用いて、熱処理後のPCパーマロイの試料を測定したときの500Hzの励磁電流波形((A)図)と、誘起電圧波形((B)図)をプロットしたグラフである。500 Hz excitation current waveform ((A) diagram) and induced voltage waveform ((B) diagram) when a PC permalloy sample after heat treatment is measured using the magnetic property measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. ). 本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定装置を用いて、非熱処理のPCパーマロイの試料を測定したときの500Hzの励磁電流波形((A)図)と、誘起電圧波形((B)図)をプロットしたグラフである。500 Hz excitation current waveform ((A) diagram) and induced voltage waveform ((B) diagram) when a non-heat-treated PC permalloy sample is measured using the magnetic property measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. ). 本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定装置を用いて、熱処理後のPCパーマロイの試料を測定したときの2kHzの励磁電流波形((A)図)と、誘起電圧波形((B)図)をプロットしたグラフである。2 kHz excitation current waveform ((A) diagram) and induced voltage waveform ((B) diagram) when a PC permalloy sample after heat treatment is measured using the magnetic property measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. ). 本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定装置を用いて、非熱処理のPCパーマロイの試料を測定したときの2kHzの励磁電流波形((A)図)と、誘起電圧波形((B)図)をプロットしたグラフである。2 kHz excitation current waveform ((A) diagram) and induced voltage waveform ((B) diagram) when a non-heat-treated PC permalloy sample is measured using the magnetic property measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. ). 本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定装置を用いて、熱処理前後のPCパーマロイの試料を測定したときの500Hzで励磁した場合の周波数特性を示すグラフである。(A)図が熱処理後、(B)図が非熱処理のものをプロットしたグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic at the time of exciting at 500 Hz when measuring the sample of PC permalloy before and behind heat processing using the magnetic characteristic measuring apparatus of one embodiment concerning the present invention. (A) The figure is the graph which plotted the thing of non-heat processing after (B) figure after heat processing. 本発明に係る一実施の形態の磁気特性測定装置を用いて、高調波を測定し、励磁周波数を500Hzとした場合と、2kHzにした場合の、熱処理前後の第3高調波/基本波の比を表にまとめた図である。Using the magnetic property measuring apparatus according to one embodiment of the present invention, harmonics are measured, and the ratio of the third harmonic / fundamental wave before and after heat treatment when the excitation frequency is 500 Hz and 2 kHz. FIG. 本発明に係る第2の実施の形態の磁気特性測定装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the magnetic characteristic measuring apparatus of 2nd Embodiment which concerns on this invention.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることはもちろんである。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited only to the following embodiment, Of course, a various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

[磁気特性測定装置及びプローブの構成]
本発明が適用された第1の実施の形態における磁気特性測定装置10は、図1に示すように、一定の幅を有する薄帯状のアモルファス磁性体を積層した磁気コア2と、磁気コア2を励磁する励磁用コイル4及び励磁磁束による誘起電圧波形を検出する検出用コイル5とを有する単一の磁気特性測定プローブ1を備える。また、磁気特性測定装置10は、磁気特性測定プローブ1によって検出された誘起電圧波形を取り込み、波形処理して、誘起電圧波形の高調波を測定する高調波測定回路12と備える。
[Configuration of magnetic characteristic measuring apparatus and probe]
As shown in FIG. 1, a magnetic property measuring apparatus 10 according to a first embodiment to which the present invention is applied includes a magnetic core 2 in which thin ribbon-like amorphous magnetic bodies having a certain width are stacked, and a magnetic core 2. A single magnetic characteristic measurement probe 1 having an exciting coil 4 for exciting and a detecting coil 5 for detecting an induced voltage waveform caused by exciting magnetic flux is provided. The magnetic characteristic measurement apparatus 10 includes a harmonic measurement circuit 12 that takes in the induced voltage waveform detected by the magnetic characteristic measurement probe 1, processes the waveform, and measures harmonics of the induced voltage waveform.

図2(A)及び図2(B)に示すように、磁気特性測定プローブ1の磁気コア2は、被測定磁性体9の表面の任意の2点に接触するようにして閉磁路をなし、磁気回路を構成する。このため、磁気特性測定プローブ1は、被測定磁性体9の表面の任意の2点に接触するように、磁気コア2の長手方向に沿って「U」字状又は「コ」の字状に屈曲して成型されるのが好ましい。さらに、磁気コア2の先端3,3は、J字状に屈曲加工されるのが好ましく、先端3,3をJ字状に成形することによって、磁気コア2自体の弾性と、先端3,3のJ字状部の弾性により、被測定磁性体9により密着させることができる。なお、本明細書においては、コの字形状は、U字形状に含まれるものとする。   As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), the magnetic core 2 of the magnetic property measurement probe 1 forms a closed magnetic circuit so as to be in contact with any two points on the surface of the magnetic substance 9 to be measured. Configure the magnetic circuit. For this reason, the magnetic property measuring probe 1 is formed in a “U” shape or a “U” shape along the longitudinal direction of the magnetic core 2 so as to contact any two points on the surface of the magnetic body 9 to be measured. It is preferable to bend and mold. Further, the tips 3 and 3 of the magnetic core 2 are preferably bent into a J shape. By forming the tips 3 and 3 into a J shape, the elasticity of the magnetic core 2 itself and the tips 3 and 3 are obtained. Due to the elasticity of the J-shaped part, it is possible to make the magnetic body 9 to be measured adhere to. In the present specification, the U-shape is included in the U-shape.

また、磁気コア2は、より低い励磁電流で励磁できるように、高透磁率の軟磁性体により形成されることが好ましく、Co基アモルファス磁性体を用いることがより好ましい。Co基アモルファス磁性体は、一般的に0.015〜0.025mm厚さの薄帯状で提供され、薄帯状の磁性体を積層して、積層数を増減することができる。Co基アモルファス磁性体の積層数を調整することによって、磁気コア2のコア断面積を設定することができる。Co基アモルファス磁性体では、キュリー温度以上かつ結晶化温度以下であって、結晶化しない温度範囲のできるだけキュリー温度より離れた高い温度において熱処理を行うことによって、より高い磁気特性を実現することができるが、高温で熱処理を行うと、脆化してもろくなるので、加工しにくくなる。そこで、Co基アモルファス磁性体では、キュリー温度を大きく超えない程度の比較的低温で熱処理を行うことによって、高い磁気特性と加工性を両立させることができる。具体的には、たとえばACO−5(日立金属製)では、210℃(キュリー温度210℃)で1時間の熱処理を行うことによって、周波数1kHz、印加磁界0.4A/mにおける比透磁率を、熱処理のない場合の10000程度に対して、15000〜20000程度まで増大させることができる。なお、磁気コア2には、Co基アモルファス磁性体以外に、他の高透磁率磁性材料を用いることができるのは言うまでもない。   The magnetic core 2 is preferably formed of a high magnetic permeability soft magnetic material, and more preferably a Co-based amorphous magnetic material so that it can be excited with a lower excitation current. The Co-based amorphous magnetic material is generally provided as a thin strip having a thickness of 0.015 to 0.025 mm, and the number of stacked layers can be increased or decreased by stacking the thin strip-shaped magnetic materials. The core cross-sectional area of the magnetic core 2 can be set by adjusting the number of layers of the Co-based amorphous magnetic material. In a Co-based amorphous magnetic material, higher magnetic properties can be realized by performing heat treatment at a temperature that is higher than the Curie temperature and lower than the crystallization temperature and that is as high as possible in a temperature range that does not crystallize and is as far as possible from the Curie temperature. However, when heat treatment is performed at a high temperature, it becomes brittle even if it becomes brittle, so that it becomes difficult to process. Therefore, in the Co-based amorphous magnetic material, high magnetic properties and workability can be achieved by performing heat treatment at a relatively low temperature that does not greatly exceed the Curie temperature. Specifically, for example, in ACO-5 (manufactured by Hitachi Metals), by performing heat treatment at 210 ° C. (Curie temperature 210 ° C.) for 1 hour, the relative permeability at a frequency of 1 kHz and an applied magnetic field of 0.4 A / m is obtained. It can be increased to about 15000 to 20000 with respect to about 10,000 in the absence of heat treatment. In addition, it cannot be overemphasized that other high permeability magnetic materials can be used for the magnetic core 2 besides Co-based amorphous magnetic material.

なお、上記は一例であって、磁気コアの形状によって必要な加工性は異なることや、アモルファス磁性体にも多種あり、キュリー温度と結晶化温度も異なる場合があるため、熱処理条件は、磁気特性と加工性のバランスで調整する必要がある。しかし、本発明の目的にかなう加工性を保って、熱処理なしの場合の特性を50〜100%向上させるには、キュリー温度以上50℃以内、高くてもキュリー温度以上100℃以内での熱処理が望ましい。   The above is an example, and the required workability differs depending on the shape of the magnetic core, and there are various types of amorphous magnetic materials, and the Curie temperature and crystallization temperature may be different. And the balance of workability must be adjusted. However, in order to maintain the workability for the purpose of the present invention and improve the characteristics without heat treatment by 50 to 100%, heat treatment at a Curie temperature of 50 ° C. or higher and at most, a Curie temperature of 100 ° C. or higher is possible. desirable.

励磁用コイル4及び検出用コイル5は、磁気コア2の任意の位置に、磁気コア2の磁路に鎖交するように巻回して配置される。励磁用コイル4及び検出用コイル5の漏えい磁束によってそれぞれのコイルが他方と磁気結合して測定誤差を生じるのを防ぐために、励磁用コイル4と検出用コイル5との物理的距離が離れるように配置するのが好ましい。たとえば、図1に示すように、磁気コア2をU字状に形成した場合には、磁気コア2の先端3,3の側寄りに配置するのが好ましい。磁気コア2を、「Ω」字形状に成型することによって、励磁用コイル4及び検出用コイル5の物理的距離をとることも可能である。   The excitation coil 4 and the detection coil 5 are arranged at any position of the magnetic core 2 so as to be linked to the magnetic path of the magnetic core 2. In order to prevent each coil from magnetically coupling to the other due to the leakage magnetic flux of the excitation coil 4 and the detection coil 5, a physical distance between the excitation coil 4 and the detection coil 5 is increased. It is preferable to arrange. For example, as shown in FIG. 1, when the magnetic core 2 is formed in a U shape, it is preferable that the magnetic core 2 be disposed near the ends 3 and 3 of the magnetic core 2. It is also possible to take a physical distance between the exciting coil 4 and the detecting coil 5 by molding the magnetic core 2 into an “Ω” shape.

励磁用コイル4の電気的接続のための配線7及び検出用コイル5の電気的接続のための配線8を引き出して、それぞれ、電源11及び高調波測定回路12に接続する。   A wiring 7 for electrical connection of the excitation coil 4 and a wiring 8 for electrical connection of the detection coil 5 are drawn out and connected to a power source 11 and a harmonic measurement circuit 12, respectively.

薄帯状のCo基アモルファス磁性体により形成された磁気コア2を安全に保持しつつ、磁気コア2と、配線7,8とを外部環境から保護するために、磁気コア2、励磁用コイル4、検出用コイル5、配線7,8は、プローブケース6内に収納されるのが好ましい。プローブケース6は、非磁性で電気的絶縁性を有する材料で形成される必要がある。プローブケース6は、たとえばABS樹脂、PVC樹脂等の任意の合成樹脂を用いて、成形金型を用いて射出成型により形成される。プローブケース6は、磁気コア2を励磁用コイル4及び検出用コイル5とともに収納し、先端3,3のみが露出されるように形成される。配線7,8の一方の端は、外部接続のためにプローブケース6から引き出される。プローブケース6は、上述の目的のために他のいかなる材質、形状によっても構成されることができるのは言うまでもない。   In order to protect the magnetic core 2 and the wirings 7 and 8 from the external environment while safely holding the magnetic core 2 formed of the ribbon-shaped Co-based amorphous magnetic material, the magnetic core 2, the exciting coil 4, The detection coil 5 and the wires 7 and 8 are preferably housed in the probe case 6. The probe case 6 needs to be formed of a non-magnetic and electrically insulating material. The probe case 6 is formed by injection molding using a molding die using any synthetic resin such as ABS resin or PVC resin. The probe case 6 is formed so that the magnetic core 2 is housed together with the excitation coil 4 and the detection coil 5 and only the tips 3 and 3 are exposed. One end of the wires 7 and 8 is pulled out from the probe case 6 for external connection. Needless to say, the probe case 6 can be formed of any other material and shape for the above-described purpose.

高調波測定回路12は、磁気特性測定プローブ1の検出用コイル5で検出した誘起電圧波形を配線8を介して入力される波形取込部13と、取り込んだ波形データを周波数領域で解析するために、フーリエ変換を行うFFT部14とを有する。また、高調波測定回路12は、FFT部14によってフーリエ変換された誘起電圧波形データを信号処理することによって高調波成分を算出する波形解析部15と、波形解析部15で解析されたデータを各次の高調波成分値として出力する結果出力部16とを有する。波形取込部13は、検出用コイル5から配線8を介して出力されるアナログ信号である誘起電圧波形が入力され、以降の信号処理のためにデジタル信号に変換するA/D変換器を含む。FFT部14は、デジタル信号に変換された誘起電圧波形の時間領域のデータを、周波数領域のデータに変換する。波形解析部15では、取得された誘起電圧波形の基本波成分とその高調波次数分の周波数成分の電圧レベルを測定する。結果出力部16では、このようにして取得され、算出された周波数に対する電圧レベルのデータを再構築し、周波数解析データとして、たとえばディスプレイ画面上にテキスト表示したり、プロットデータとしてグラフィック表示する。   The harmonic measurement circuit 12 is used to analyze the induced voltage waveform detected by the detection coil 5 of the magnetic characteristic measurement probe 1 through the wiring 8 and the acquired waveform data in the frequency domain. And an FFT unit 14 for performing Fourier transform. The harmonic measurement circuit 12 performs signal processing on the induced voltage waveform data Fourier-transformed by the FFT unit 14 to calculate a harmonic component, and the data analyzed by the waveform analysis unit 15. And a result output unit 16 that outputs the next harmonic component value. The waveform capturing unit 13 includes an A / D converter that receives an induced voltage waveform that is an analog signal output from the detection coil 5 via the wiring 8 and converts the waveform into a digital signal for subsequent signal processing. . The FFT unit 14 converts the time domain data of the induced voltage waveform converted into a digital signal into frequency domain data. The waveform analyzer 15 measures the voltage level of the fundamental wave component of the acquired induced voltage waveform and the frequency component corresponding to the harmonic order. The result output unit 16 reconstructs the voltage level data with respect to the frequency thus obtained and calculated, and displays the text as frequency analysis data, for example, on a display screen or as graphic data as plot data.

[磁気特性測定装置の測定原理と動作]
図3に示すように、磁気コア2の先端3,3は、被測定磁性体9の任意の2点に接触するように配置される。磁気コア2と被測定磁性体9とを接触させることによって、図3の一点鎖線及び破線のように、閉磁路が形成される。励磁用コイル4には、配線7を介して電源11が接続されており、電源11は、波形11aのような正弦波電流を出力し、励磁用コイル4は、正弦波で駆動される。励磁用コイル4に鎖交する磁束によって磁気コア2が励磁され、磁気コア2に磁気結合されている検出用コイル5によって、閉磁路を流れる磁束の波形に相似する誘起電圧波形12aが配線8を介して出力される。
[Measurement Principle and Operation of Magnetic Characteristic Measuring Device]
As shown in FIG. 3, the tips 3 and 3 of the magnetic core 2 are arranged so as to contact any two points of the magnetic body 9 to be measured. By bringing the magnetic core 2 and the magnetic substance 9 to be measured into contact with each other, a closed magnetic circuit is formed as shown by the one-dot chain line and the broken line in FIG. A power supply 11 is connected to the excitation coil 4 via a wiring 7, the power supply 11 outputs a sine wave current like a waveform 11 a, and the excitation coil 4 is driven by a sine wave. The magnetic core 2 is excited by the magnetic flux interlinking with the exciting coil 4, and the induced voltage waveform 12 a similar to the waveform of the magnetic flux flowing in the closed magnetic circuit is connected to the wiring 8 by the detection coil 5 magnetically coupled to the magnetic core 2. Is output via.

ここで、熱処理を加えた高透磁率磁性材料及び熱処理していない高透磁率磁性材料の磁化特性の違いについて説明する。   Here, the difference in magnetization characteristics between the high permeability magnetic material subjected to heat treatment and the high permeability magnetic material not subjected to heat treatment will be described.

図4には、あらかじめ磁気特性測定用にリング状に形成されたPCパーマロイの測定用試料のB−H磁化特性を測定した結果を示す。図4(A)の磁化曲線は、熱処理後のリング状測定用試料のものであり、図4(B)は、熱処理前のリング状測定用試料の磁化曲線である。これらの場合では、磁化曲線のプロファイルが大きく異なる。これらの図からわかるように、熱処理後の試料では、熱処理前のものに比べて、保磁力が小さくなり、残留磁束密度が大きくなる。また、熱処理後の試料では、より低い磁界で磁気飽和しているのに対して、非熱処理のものでは、なかなか磁気飽和に至らない傾向が見える。つまり、熱処理を行った試料の方が、磁化が容易に進行しており、低磁界における磁壁に対するピンニングが小さいことがわかる。   FIG. 4 shows the result of measuring the BH magnetization characteristics of a PC permalloy measurement sample formed in a ring shape in advance for measuring magnetic characteristics. The magnetization curve in FIG. 4A is that of a ring-shaped measurement sample after heat treatment, and FIG. 4B is the magnetization curve of the ring-shaped measurement sample before heat treatment. In these cases, the profiles of the magnetization curves are greatly different. As can be seen from these figures, the sample after the heat treatment has a smaller coercive force and a higher residual magnetic flux density than those before the heat treatment. In addition, the sample after the heat treatment is magnetically saturated at a lower magnetic field, whereas the non-heat treated sample tends to hardly reach the magnetic saturation. That is, it can be seen that the sample subjected to the heat treatment is more easily magnetized and has a smaller pinning with respect to the domain wall in a low magnetic field.

さらに、図5は、図4のB−H磁化特性(磁界−磁束密度)をμ−H特性(磁界と透磁率の関係)に変換したものである。磁界の強さに対する透磁率の大きさにも、熱処理の有無による差があることがわかる。図5(A)は、熱処理を行った上述と同一のPCパーマロイの測定用試料による測定結果、図5(B)は、熱処理を行う前の同一形状の試料の測定結果である。熱処理前後で、磁界の強さに対する透磁率の変化が逆方向である。すなわち、熱処理品では、磁界が強くなるほど透磁率が低下し、熱処理前のものでは、磁界が強くなるほど透磁率が増大する。これは、図4のB−H磁化特性において、熱処理品は微小磁界領域で磁化の立ち上がりが急で、早く磁気飽和すること、対して非熱処理品は磁化の立ち上がりが緩く、磁気飽和が遅いことを反映している。したがって、比較的弱い磁界において磁化特性を測定することによって、熱処理の有無あるいは熱処理の程度による透磁率の差異を顕在化させることができる。ここで、磁化特性を直接測定する場合には、特許文献1に開示されるような精密、大電力な測定系が必要となるところ、熱処理前後の磁気特性の差異が小磁界、すなわち小電力で顕著であり、透磁率の変化の度合いの差異が顕著なので、小規模、小電力な測定系を構築することができる。   Further, FIG. 5 is obtained by converting the BH magnetization characteristics (magnetic field-magnetic flux density) of FIG. 4 into μ-H characteristics (relationship between magnetic field and magnetic permeability). It can be seen that the magnitude of the magnetic permeability with respect to the strength of the magnetic field also varies depending on the presence or absence of heat treatment. FIG. 5A shows the measurement result of the same PC permalloy measurement sample as described above after the heat treatment, and FIG. 5B shows the measurement result of the sample having the same shape before the heat treatment. Before and after the heat treatment, the change in permeability with respect to the strength of the magnetic field is in the opposite direction. That is, in the heat-treated product, the magnetic permeability decreases as the magnetic field increases, and in the pre-heat-treated product, the magnetic permeability increases as the magnetic field increases. This is because, in the BH magnetization characteristics of FIG. 4, the heat-treated product has a steep rise in magnetization in a small magnetic field region and magnetically saturates quickly, whereas the non-heat-treated product has a slow rise in magnetization and slow magnetic saturation. Is reflected. Therefore, by measuring the magnetization characteristics in a relatively weak magnetic field, the difference in magnetic permeability depending on the presence or absence of heat treatment or the degree of heat treatment can be made obvious. Here, when directly measuring the magnetization characteristics, a precise and high-power measurement system as disclosed in Patent Document 1 is required. However, the difference in magnetic characteristics before and after the heat treatment is small magnetic field, that is, low power. Since it is remarkable and the difference in the degree of change in magnetic permeability is remarkable, a small-scale and low-power measurement system can be constructed.

具体的には、図3の誘起電圧波形12aのように、検出用コイル5で検出される誘起電圧波形は、入力される正弦波に対して磁化特性の非線形性のために歪んだ波形となる。熱処理を行った高透磁率磁性材料では、特に低磁界の透磁率変化が大きく、非線形の度合いが大きい。したがって、検出用コイル5から検出される誘起電圧波形の歪みの度合いを高調波解析によって、磁化特性の差異を測定することができ、熱処理の有無、熱処理の程度を判定することができる。   Specifically, as shown in the induced voltage waveform 12a in FIG. 3, the induced voltage waveform detected by the detection coil 5 is a waveform distorted due to nonlinearity of the magnetization characteristics with respect to the input sine wave. . In the high magnetic permeability magnetic material subjected to the heat treatment, the change in the magnetic permeability of the low magnetic field is particularly large and the degree of nonlinearity is large. Therefore, the difference in magnetization characteristics can be measured by harmonic analysis of the degree of distortion of the induced voltage waveform detected from the detection coil 5, and the presence or absence of heat treatment and the degree of heat treatment can be determined.

[測定結果]
図6〜図11には、熱処理の有無の高透磁率磁性材料における検出用コイル5から検出される誘起電圧波形12aを測定したグラフ(各図(B))と、励磁電流波形(各図(A))を対照させて示す。
[Measurement result]
6 to 11 show graphs (each diagram (B)) obtained by measuring the induced voltage waveform 12a detected from the detection coil 5 in the high permeability magnetic material with and without heat treatment, and excitation current waveforms (each diagram ( A)) is shown in contrast.

以下の測定は、磁気特性測定プローブ1には、3mm幅×約60mm長のCo基アモルファス磁性体の薄帯を20枚積層させて長手方向に沿ってU字状に屈曲させ、先端をJ字状に屈曲させた磁気コア2を用いている。励磁用コイル4及び検出用コイル5は、100μm径のウレタン被覆Cu線を100ターン巻回したものを用いている。   In the following measurement, the magnetic property measurement probe 1 is laminated with 20 ribbons of a Co-based amorphous magnetic material having a width of 3 mm × about 60 mm, bent in a U shape along the longitudinal direction, and the tip is J-shaped. A magnetic core 2 bent in a shape is used. The excitation coil 4 and the detection coil 5 are made by winding 100 turns of urethane-coated Cu wire with a diameter of 100 μm for 100 turns.

被測定磁性体9には、上述で用いたPCパーマロイの1mm厚さ、100mm角の板を用いている。また、以下で試料に施された熱処理とは、1100℃、4時間である。   The measured magnetic body 9 is a 1 mm thick, 100 mm square plate of the PC permalloy used above. The heat treatment applied to the sample below is 1100 ° C. for 4 hours.

図6は、励磁電流の周波数を50Hzとした場合における熱処理品の誘起電圧波形を測定したグラフである。   FIG. 6 is a graph obtained by measuring the induced voltage waveform of the heat-treated product when the excitation current frequency is 50 Hz.

図7は、図6と同じ条件において、非熱処理品の誘起電圧波形を測定したグラフである。   FIG. 7 is a graph obtained by measuring the induced voltage waveform of the non-heat treated product under the same conditions as in FIG.

図6と図7とを比較してみると、熱処理品を測定した図6の場合の方が、誘起電圧波形の歪みが大きいことがわかる。誘起電圧波形の高調波成分も、図6の場合の方が大きいことが予想される。   Comparing FIG. 6 and FIG. 7, it can be seen that the distortion of the induced voltage waveform is larger in the case of FIG. 6 where the heat-treated product is measured. The harmonic component of the induced voltage waveform is also expected to be larger in the case of FIG.

図8は、励磁電流の周波数を500Hzとした場合における熱処理品の誘起電圧波形を測定したグラフである。   FIG. 8 is a graph obtained by measuring the induced voltage waveform of the heat-treated product when the excitation current frequency is 500 Hz.

図9は、図8と同じ条件において、非熱処理品の誘起電圧波形を測定したグラフである。   FIG. 9 is a graph obtained by measuring the induced voltage waveform of the non-heat treated product under the same conditions as in FIG.

図8と図9とを比較すると、図6,7の場合と同様に、熱処理品を測定した図8の場合の方が、誘起電圧波形の歪みが大きく、高調波成分も大きいことがわかる。   Comparing FIG. 8 and FIG. 9, it can be seen that the distortion of the induced voltage waveform and the harmonic component are larger in the case of FIG.

図10は、励磁電流の周波数を2kHzとした場合における熱処理品の誘起電圧波形を測定したグラフである。   FIG. 10 is a graph obtained by measuring the induced voltage waveform of the heat-treated product when the excitation current frequency is 2 kHz.

図11は、図10と同じ条件において、非熱処理品の誘起電圧波形を測定したグラフである。   FIG. 11 is a graph obtained by measuring the induced voltage waveform of the non-heat treated product under the same conditions as in FIG.

図10と図11とを比較すると、上述いずれの場合と同様に、熱処理品を測定した図10の場合の方が、誘起電圧波形の歪みが大きく、高調波成分も大きいことがわかる。   When FIG. 10 is compared with FIG. 11, it can be seen that the distortion of the induced voltage waveform is larger and the harmonic component is larger in the case of FIG.

図12は、熱処理前後の高透磁率磁性材料を図8、9の条件、すなわち励磁電流の周波数を500Hzとした場合における誘起電圧波形を取得し、その高調波含有率を定量的に示すため、スペクトラムアナライザを用いて周波数の電圧レベルに変換した結果を示すグラフである。図12(A)が熱処理品を測定した結果であり、図12(B)が非熱処理品を測定した結果である。図12(A)に示す熱処理品の方が、図12(B)に示す非熱処理品よりも3次高調波、5次高調波等奇数次の高調波が大きいことがわかる。   FIG. 12 shows the high permeability magnetic material before and after the heat treatment under the conditions shown in FIGS. 8 and 9, that is, the induced voltage waveform obtained when the excitation current frequency is 500 Hz, and quantitatively shows the harmonic content. It is a graph which shows the result converted into the voltage level of a frequency using a spectrum analyzer. FIG. 12A shows the result of measuring the heat-treated product, and FIG. 12B shows the result of measuring the non-heat-treated product. It can be seen that the heat-treated product shown in FIG. 12A has higher odd-order harmonics such as the third harmonic and the fifth harmonic than the non-heat treated product shown in FIG.

上述より、単一の磁気特性測定プローブ1によって検出される誘起電圧の高調波成分を測定することによって、熱処理された試料であるか否か、あるいは中間状態であるかについて、判定することが可能である。熱処理前後のPCパーマロイの磁化曲線の変化、透磁率の磁界に対する変化は、各々上述した図4、図5のとおりであり、より低磁界、すなわち低電流時における磁化曲線のプロファイルの差異、また透磁率の磁界依存性の差異が、検出される高調波波形の歪みの差異となって表れているものと考えられる。熱処理を行った試料の方が、磁化が容易に進行しており、低磁界における磁壁に対するピンニングが小さいことがわかる。   From the above, by measuring the harmonic component of the induced voltage detected by the single magnetic property measuring probe 1, it is possible to determine whether the sample is heat-treated or in an intermediate state. It is. The change in the magnetization curve of PC permalloy before and after the heat treatment and the change in permeability with respect to the magnetic field are as shown in FIGS. 4 and 5, respectively. It is considered that the difference in magnetic field dependence of magnetic susceptibility appears as a difference in distortion of the detected harmonic waveform. It can be seen that the heat-treated sample is more easily magnetized and has less pinning with respect to the domain wall in a low magnetic field.

図13に示すように、熱処理を行ったPCパーマロイと、非熱処理品とでは、第3高調波/基本波が、2:1程度の差異があるので、第3高調波/基本波を被測定変数として、しきい値を、たとえば0.15以上(f=500Hz)、0.12以上(f=2kHz)とすることによって、熱処理の有無について簡易的な判定を行うことができる。   As shown in FIG. 13, since the third harmonic / fundamental wave has a difference of about 2: 1 between the heat treated PC permalloy and the non-heat treated product, the third harmonic / fundamental wave is measured. By setting the threshold value as a variable, for example, 0.15 or more (f = 500 Hz) or 0.12 or more (f = 2 kHz), it is possible to make a simple determination as to the presence or absence of heat treatment.

なお、上述のような簡易的な判定を行うしきい値については、磁性材料ごとに測定し、磁性材料ごとに定めるようにするのは言うまでもなく、同一の磁性材料であっても、熱処理の程度を判定するような場合には、熱処理条件が判明している試料を用いて、あらかじめ適切なしきい値を測定して設定する必要があるのは言うまでもない。   It should be noted that the threshold for performing the simple determination as described above is measured for each magnetic material and is determined for each magnetic material. Needless to say, it is necessary to measure and set an appropriate threshold value in advance using a sample whose heat treatment conditions are known.

[第2の実施の形態の構成例]
上述したように、本発明に係る実施の形態において、磁気特性測定プローブを用いて熱処理前後の磁気特性の差異を測定する場合には、より簡易的な高調波測定回路を用いることによって実現することができる。
[Configuration Example of Second Embodiment]
As described above, in the embodiment according to the present invention, when a magnetic property difference before and after heat treatment is measured using a magnetic property measurement probe, it is realized by using a simpler harmonic measurement circuit. Can do.

図14に示すように、本発明が適用された第2の実施の形態における磁気特性測定装置は、薄帯状のアモルファス磁性体を積層した磁気コア2と、磁気コア2の両端側近傍に磁気コア2を巻回するように配置された励磁用コイル4及び検出用コイル5とを有する磁気特性測定プローブ1と、磁気特性測定プローブ1によって検出された誘起電圧波形を取り込み、波形処理して、誘起電圧波形の高調波を測定する高調波測定回路22とを備える。   As shown in FIG. 14, the magnetic characteristic measuring apparatus according to the second embodiment to which the present invention is applied includes a magnetic core 2 in which a thin ribbon-like amorphous magnetic material is laminated, and magnetic cores near both ends of the magnetic core 2. 2, a magnetic characteristic measurement probe 1 having an excitation coil 4 and a detection coil 5 arranged so as to be wound around 2, and an induced voltage waveform detected by the magnetic characteristic measurement probe 1 is captured, processed, and induced And a harmonic measurement circuit 22 for measuring harmonics of the voltage waveform.

磁気特性測定プローブ1は、上述した第1の実施の形態と同様である。   The magnetic characteristic measurement probe 1 is the same as that in the first embodiment described above.

高調波測定回路22は、第1の実施の形態をより簡素化して、小規模、小電力である本発明の特長をより強調した形態である。   The harmonic measurement circuit 22 is a form that further simplifies the first embodiment and emphasizes the features of the present invention that are small scale and small power.

高調波測定回路22は、磁気特性測定プローブ1の検出用コイル5で検出した誘起電圧波形12aを配線88介して入力されるAGC(Auto Gain Controlled amplifier、自動利得調整機能付きアンプ)部23と、AGC部23の出力のうち第3高調波に相当する周波数成分を抽出するBPF(Band Pass Filter、帯域通過フィルタ)部24と、BPF部24の出力のピーク値をホールドし測定する結果出力部25とを有する。   The harmonic measurement circuit 22 includes an AGC (Auto Gain Controlled Amplifier) unit 23 that receives the induced voltage waveform 12a detected by the detection coil 5 of the magnetic characteristic measurement probe 1 via the wiring 88, and A BPF (Band Pass Filter) unit 24 that extracts a frequency component corresponding to the third harmonic from the output of the AGC unit 23, and a result output unit 25 that holds and measures the peak value of the output of the BPF unit 24. And have.

AGC部23は、励磁電流を供給する電源11の周波数を基準にして、その基本周波数の信号が1になるようにゲイン調整するように構成される。ユニティゲインに調整された誘起電圧波形12aから、第3高調波成分をBPF部に24よって抽出して、結果出力部でピークホールドすることによって、第3高調波成分を直読することができる。   The AGC unit 23 is configured to adjust the gain so that the signal of the fundamental frequency becomes 1 with reference to the frequency of the power supply 11 that supplies the excitation current. The third harmonic component can be directly read by extracting the third harmonic component from the induced voltage waveform 12a adjusted to unity gain by the BPF unit 24 and holding the peak in the result output unit.

第2の実施の形態における高調波測定回路22は、すべて簡易なアナログ回路で構成することができ、励磁電流も小電力で済み、小型軽量な磁気特性測定装置20を実現することができる。第2の実施の形態における高調波測定回路22は、回路規模が小さく、消費電力も低くできるので、バッテリを電源として、ポータブル測定器としても用いることができる。   The harmonic measurement circuit 22 according to the second embodiment can be configured with a simple analog circuit, and the excitation current can be reduced with a small electric power. Thus, a small and lightweight magnetic property measuring apparatus 20 can be realized. Since the harmonic measurement circuit 22 in the second embodiment has a small circuit scale and low power consumption, it can be used as a portable measuring instrument with a battery as a power source.

なお、第1の実施の形態及び第2の実施の形態において用いた磁気特性測定プローブ1と電源11とを準備して、市販のネットワークアナライザ等の周波数解析装置を用いれば、検出用コイル5から検出される誘起電圧波形12aの周波数特性を測定することによって、簡便に熱処理の有無を判定することもできる。   If the magnetic characteristic measurement probe 1 and the power supply 11 used in the first embodiment and the second embodiment are prepared and a frequency analyzer such as a commercially available network analyzer is used, the detection coil 5 can be used. By measuring the frequency characteristic of the detected induced voltage waveform 12a, the presence or absence of heat treatment can be easily determined.

1 磁気特性測定プローブ、2 磁気コア、3 先端、4 励磁用コイル、5 検出用コイル、6 保持部材、7,8 配線、9 被測定磁性体、10,20 磁気特性測定装置、11 電源、11a 励磁電流波形、12,22 高調波測定回路、12a 誘起電圧波形、13 波形取込部、14 FFT部、15 波形解析部、16 結果出力部、23 AGC部、24 BPF部、25 結果出力部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic characteristic measurement probe, 2 Magnetic core, 3 Tip, 4 Excitation coil, 5 Detection coil, 6 Holding member, 7, 8 Wiring, 9 Magnetic substance to be measured 10, 20 Magnetic characteristic measuring apparatus, 11 Power supply, 11a Excitation current waveform, 12, 22 Harmonic measurement circuit, 12a Induced voltage waveform, 13 Waveform capture unit, 14 FFT unit, 15 Waveform analysis unit, 16 Result output unit, 23 AGC unit, 24 BPF unit, 25 Result output unit

Claims (12)

両端を有する磁性体と、該磁性体に磁気結合された第1のコイルと、該第1のコイルとは異なる位置で該磁性体に磁気結合された第2のコイルとを有する磁気特性測定プローブと、
上記第1のコイルに正弦波の励磁電流を供給して、上記磁性体を励磁する電源と、
上記励磁電流によって上記第2のコイルに発生する誘起電圧波形を取得して、該誘起電圧波形の高調波を測定する高調波測定回路とを備え、
上記磁性体の両端を、被測定磁性体に接触させ、上記磁性体との閉磁路を構成して、上記誘起電圧波形の高調波を測定することによって、該被測定磁性体の磁気特性を測定することを特徴とする磁気特性測定装置。
Magnetic characteristic measuring probe having a magnetic body having both ends, a first coil magnetically coupled to the magnetic body, and a second coil magnetically coupled to the magnetic body at a position different from the first coil When,
A power source for exciting the magnetic body by supplying a sinusoidal excitation current to the first coil;
A harmonic measurement circuit for acquiring an induced voltage waveform generated in the second coil by the excitation current and measuring a harmonic of the induced voltage waveform;
Measuring the magnetic properties of the measured magnetic material by contacting both ends of the magnetic material with the measured magnetic material, forming a closed magnetic circuit with the magnetic material, and measuring harmonics of the induced voltage waveform A magnetic property measuring apparatus characterized by:
上記磁性体は、薄帯状のアモルファス合金の積層体を長手方向に沿ってU字状に屈曲して形成されることを特徴とする請求項1記載の磁気特性測定装置。   2. The magnetic property measuring apparatus according to claim 1, wherein the magnetic body is formed by bending a laminated body of a ribbon-like amorphous alloy into a U shape along the longitudinal direction. 上記第1のコイル及び第2のコイルは、上記磁性体の磁路に鎖交するように巻回されて、該磁性体の両端のそれぞれの側に配設されることを特徴とする請求項1又は2記載の磁気特性測定装置。   The first coil and the second coil are wound so as to be linked to a magnetic path of the magnetic body, and are disposed on both sides of the magnetic body, respectively. 3. The magnetic property measuring apparatus according to 1 or 2. 上記磁性体の両端は、屈曲部を形成していることを特徴とする請求項3記載の磁気特性測定装置。   4. The magnetic property measuring apparatus according to claim 3, wherein both ends of the magnetic body form bent portions. 上記高調波測定回路は、
上記誘起電圧波形を取り込む波形取得手段と、
上記波形取得手段によって取り込まれた誘起電圧波形の高調波成分を抽出する高調波成分抽出手段とを有することを特徴とする請求項1記載の磁気特性測定装置。
The harmonic measurement circuit is
Waveform acquisition means for capturing the induced voltage waveform;
2. The magnetic characteristic measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a harmonic component extracting unit that extracts a harmonic component of the induced voltage waveform captured by the waveform acquiring unit.
上記波形取得手段は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段によってデジタル化された上記誘起電圧波形のデータを一時記憶する記憶手段と、該記憶手段から該データを読み出して周波数解析を行う周波数解析手段と、該周波数解析手段によって生成された該データの周波数情報データから高調波成分を算出し、算出結果を出力する出力手段とを有することを特徴とする請求項5記載の磁気特性測定装置。   The waveform acquisition means includes an A / D conversion means for converting an analog signal into a digital signal, a storage means for temporarily storing data of the induced voltage waveform digitized by the A / D conversion means, and a storage means Frequency analysis means for reading out the data and performing frequency analysis; and output means for calculating a harmonic component from the frequency information data of the data generated by the frequency analysis means and outputting the calculation result, The magnetic property measuring apparatus according to claim 5. 上記波形取得手段は、基本波成分のレベルを所定の値に調整する自動利得制御アンプを含み、上記高調波成分抽出手段は、高調波成分の周波数を中心周波数とする帯域通過フィルタを含むことを特徴とする請求項5記載の磁気特性測定装置。   The waveform acquisition means includes an automatic gain control amplifier that adjusts the level of the fundamental component to a predetermined value, and the harmonic component extraction means includes a band-pass filter whose center frequency is the frequency of the harmonic component. 6. The magnetic property measuring apparatus according to claim 5, wherein 両端を有する磁性体と、
上記磁性体に磁気結合された第1のコイルと、
上記第1のコイルとは異なる位置で上記磁性体に磁気結合された第2のコイルとを備え、
上記第1のコイルは、正弦波電流を生成する電源により駆動され、
上記第2のコイルは、上記第1のコイルによって励磁された上記磁性体を介して生成される誘起電圧を出力し、
上記磁性体の両端を、被測定磁性体に接触させて、該磁性体との閉磁路を構成して、上記誘起電圧の高調波を測定することによって、該被測定磁性体の磁気特性を測定することを特徴とする磁気特性測定プローブ。
A magnetic body having both ends;
A first coil magnetically coupled to the magnetic body;
A second coil magnetically coupled to the magnetic body at a position different from the first coil,
The first coil is driven by a power source that generates a sinusoidal current,
The second coil outputs an induced voltage generated via the magnetic body excited by the first coil,
Measure the magnetic properties of the measured magnetic body by contacting both ends of the magnetic body with the measured magnetic body, forming a closed magnetic circuit with the magnetic body, and measuring harmonics of the induced voltage. A magnetic property measurement probe characterized by:
上記磁性体は、帯状のアモルファス合金の積層体をU字状に屈曲して形成されることを特徴とする請求項8記載の磁気特性測定プローブ。   9. The magnetic characteristic measuring probe according to claim 8, wherein the magnetic body is formed by bending a laminated body of a band-shaped amorphous alloy into a U shape. 上記第1のコイル及び第2のコイルは、上記磁性体の磁路に鎖交するように巻回されて、該磁性体の両端のそれぞれの側に配設されることを特徴とする請求項8又は9記載の磁気特性測定プローブ。   The first coil and the second coil are wound so as to be linked to a magnetic path of the magnetic body, and are disposed on both sides of the magnetic body, respectively. The magnetic property measurement probe according to 8 or 9. 上記磁性体の両端は、屈曲部を形成していることを特徴とする請求項10記載の磁気特性測定プローブ。   The magnetic property measuring probe according to claim 10, wherein both ends of the magnetic body form bent portions. 両端を有する磁性体と、該磁性体を励磁するように磁気結合された第1のコイルと、該第1のコイルとは異なる位置で該磁性体と磁気結合された第2のコイルとを有する磁気特性測定プローブの該磁性体の両端を、該磁性体と閉磁路を形成するように被測定磁性体に接触させ、
電源によって、上記第1のコイルに正弦波電流を供給して上記磁性体を励磁し、
高調波測定回路によって、上記励磁された磁性体により上記第2のコイルに発生する誘起電圧を取得して、該誘起電圧から高調波を測定することによって上記被測定磁性体の磁気特性を測定する磁気特性測定方法。
A magnetic body having both ends; a first coil magnetically coupled so as to excite the magnetic body; and a second coil magnetically coupled to the magnetic body at a position different from the first coil. Both ends of the magnetic body of the magnetic property measurement probe are brought into contact with the magnetic body to be measured so as to form a closed magnetic path with the magnetic body,
A power source supplies a sine wave current to the first coil to excite the magnetic body,
The induced voltage generated in the second coil by the excited magnetic material is acquired by the harmonic measuring circuit, and the harmonic characteristic is measured from the induced voltage, thereby measuring the magnetic characteristics of the measured magnetic material. Magnetic property measurement method.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018536155A (en) * 2015-10-28 2018-12-06 キューアーエスエス ゲーエムベーハー Method and apparatus for observing a magnetic field in a material region, and use of the apparatus
WO2018231186A1 (en) * 2017-06-16 2018-12-20 Kalenychenko Oleksandr Hryhorovych System and method for determining the structure of electromagnetic field and object material
JP2019184338A (en) * 2018-04-05 2019-10-24 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 Magnetic sensor, material evaluation method using the same, and manufacturing method of the same
JP2021502558A (en) * 2017-11-13 2021-01-28 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company Non-destructive material inspection methods and systems
JP2021502559A (en) * 2017-11-13 2021-01-28 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company How to use a non-destructive material inspection system
CN114264555A (en) * 2021-12-29 2022-04-01 中国科学院合肥物质科学研究院 Device and method for measuring strain distribution state of superconducting wire

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57113380A (en) * 1980-12-29 1982-07-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Stator core loss discriminating apparatus using 3rd higher harmonic component
JPS6412263A (en) * 1987-07-06 1989-01-17 Mitsubishi Motors Corp Yoke-shaped magnetization sensor for non-destructive inspection
JPH02504077A (en) * 1988-04-23 1990-11-22 フラウンホーファー‐ゲゼルシャフト・ツア・フェルデルンク・デル・アンゲバンテン・フォルシュンク・エー・ファウ Non-destructive measurement method and device for magnetic properties of test object
JPH0381677A (en) * 1989-08-24 1991-04-08 Shimizu Corp Method and device for measuring magnetic shielding performance of structural material of magnetic shielding chamber
JPH09236642A (en) * 1996-03-04 1997-09-09 Toshiba Corp Magnetic substance detecting device
JPH11304893A (en) * 1998-04-16 1999-11-05 Dainippon Printing Co Ltd Magnetism sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57113380A (en) * 1980-12-29 1982-07-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Stator core loss discriminating apparatus using 3rd higher harmonic component
JPS6412263A (en) * 1987-07-06 1989-01-17 Mitsubishi Motors Corp Yoke-shaped magnetization sensor for non-destructive inspection
JPH02504077A (en) * 1988-04-23 1990-11-22 フラウンホーファー‐ゲゼルシャフト・ツア・フェルデルンク・デル・アンゲバンテン・フォルシュンク・エー・ファウ Non-destructive measurement method and device for magnetic properties of test object
JPH0381677A (en) * 1989-08-24 1991-04-08 Shimizu Corp Method and device for measuring magnetic shielding performance of structural material of magnetic shielding chamber
JPH09236642A (en) * 1996-03-04 1997-09-09 Toshiba Corp Magnetic substance detecting device
JPH11304893A (en) * 1998-04-16 1999-11-05 Dainippon Printing Co Ltd Magnetism sensor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018536155A (en) * 2015-10-28 2018-12-06 キューアーエスエス ゲーエムベーハー Method and apparatus for observing a magnetic field in a material region, and use of the apparatus
WO2018231186A1 (en) * 2017-06-16 2018-12-20 Kalenychenko Oleksandr Hryhorovych System and method for determining the structure of electromagnetic field and object material
JP2021502558A (en) * 2017-11-13 2021-01-28 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company Non-destructive material inspection methods and systems
JP2021502559A (en) * 2017-11-13 2021-01-28 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company How to use a non-destructive material inspection system
JP7065468B2 (en) 2017-11-13 2022-05-12 エクソンモービル・テクノロジー・アンド・エンジニアリング・カンパニー How to use a non-destructive material inspection system
JP2019184338A (en) * 2018-04-05 2019-10-24 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 Magnetic sensor, material evaluation method using the same, and manufacturing method of the same
JP7066132B2 (en) 2018-04-05 2022-05-13 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 Magnetic sensor, material evaluation method using it, manufacturing method of magnetic sensor
CN114264555A (en) * 2021-12-29 2022-04-01 中国科学院合肥物质科学研究院 Device and method for measuring strain distribution state of superconducting wire
CN114264555B (en) * 2021-12-29 2023-09-12 中国科学院合肥物质科学研究院 Device and method for measuring strain distribution state of superconducting wire

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